JPH04220810A - Flip-flop circuit - Google Patents

Flip-flop circuit

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JPH04220810A
JPH04220810A JP2412535A JP41253590A JPH04220810A JP H04220810 A JPH04220810 A JP H04220810A JP 2412535 A JP2412535 A JP 2412535A JP 41253590 A JP41253590 A JP 41253590A JP H04220810 A JPH04220810 A JP H04220810A
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JP
Japan
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gate
signal
transfer gate
output
master latch
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JP2412535A
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Keiko Yokomizo
横溝 恵子
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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NEC IC Microcomputer Systems Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To prevent the flip-flop circuit of a CMOS logic integrated circuit from being in the meta-stable state. CONSTITUTION:An exclusive OR gate 11 receives an output signal of a transfer gate 1 receiving a data signal for a master latch and an input signal of a transfer gate 2 inputting the latched data to the master latch. An OR gate 19 gives an output of the exclusive OR gate 11 added to a clock signal to the transfer gates 1,2 of the master latch. An inverter 10 being a clock signal supply logic inverting gate inverts an output logic of the OR gate 19 and gives the result to transfer gates 3,4 of a slave latch.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はCMOS型論理集積回路
のフリップフロップ回路に利用する。特に、フリップフ
ロップ回路のメタステーブル防止回路に関する。
FIELD OF INDUSTRIAL APPLICATION The present invention is applied to a flip-flop circuit of a CMOS type logic integrated circuit. In particular, the present invention relates to a metastable prevention circuit for flip-flop circuits.

【0002】0002

【従来の技術】従来のフリップフロップ回路は、図4に
示すように、トランスファゲート1および2とインバー
タ5および6とで構成されるマスタラッチと、トランス
ファゲート3および4とインバータ7および8とで構成
されるスレーブラッチと、トランスファゲートに順次ラ
ッチング信号を与えるインバータ29および10からな
る。 B点のラッチング信号が「H」のときにA点のデータ信
号がトランスファゲート1を通りインバータ5および6
によりマスタラッチで保持される。次に点Cと点Dとで
のレベルが等しくなった時点でB点のラッチング信号は
「L」になり、トランスファゲート1は閉じてトランス
ファゲート2が開き、データがラッチされた状態になる
。同時にトランスファゲート3が開き、反転したデータ
がスレーブラッチへ入力される。これがインバータ7を
介してさらに反転されてG点へ出力され、データはイン
バータ7および8によってスレーブラッチで保持される
。次にBが再び「H」になり、トランスファゲート3は
閉じてトランスファゲート4は開き、データはスレーブ
ラッチ内で安定し、マスタラッチ側ではトランファゲー
ト1が開くことによってまた外部からのデータを入力す
る一連の動きを行う。
2. Description of the Related Art A conventional flip-flop circuit, as shown in FIG. 1, and inverters 29 and 10 that sequentially apply latching signals to the transfer gates. When the latching signal at point B is "H", the data signal at point A passes through transfer gate 1 and inverter 5 and 6.
is held by the master latch. Next, when the levels at points C and D become equal, the latching signal at point B becomes "L", transfer gate 1 is closed and transfer gate 2 is opened, and the data is latched. At the same time, transfer gate 3 opens and the inverted data is input to the slave latch. This is further inverted via inverter 7 and output to point G, and the data is held in a slave latch by inverters 7 and 8. Next, B becomes "H" again, transfer gate 3 closes and transfer gate 4 opens, the data becomes stable in the slave latch, and on the master latch side, transfer gate 1 opens and data from the outside is input again. Perform a series of movements.

【0003】0003

【発明が解決しようとする課題】このような従来のフリ
ップフロップ回路では、マスタラッチでデータをサンプ
リングする際にA点からのデータ入力信号が変化すると
、変化したデータがD点まで到達する前にラッチング信
号が「H」から「L」に変化してしまい、C点とD点と
のレベルの違いが生じたままトランスファゲート2が開
き、メタステーブルを起こす欠点があった。
[Problem to be Solved by the Invention] In such a conventional flip-flop circuit, when the data input signal from point A changes when sampling data with the master latch, the latching occurs before the changed data reaches point D. The signal changes from "H" to "L", and the transfer gate 2 opens while the level difference between point C and point D remains, which has the disadvantage of causing metastability.

【0004】本発明は、このような欠点を解決するもの
で、C点とD点とのレベルが等しくなってからラッチン
グ信号をトランスファゲートに伝達してメタステーブル
を防止できるフリップフロップ回路を提供することを目
的とする。
The present invention solves these drawbacks and provides a flip-flop circuit that can prevent metastability by transmitting a latching signal to a transfer gate after the levels at points C and D become equal. The purpose is to

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、トランスファ
ゲートと論理反転ゲートとで構成されたマスタラッチお
よびスレーブラッチを備えたフリップフロップ回路にお
いて、上記マスタラッチへデータ信号を入力するトラン
スファゲートの出力側の信号とこのマスタラッチへラッ
チされたデータ信号を入力するトランスファゲートの入
力側の信号とを入力とする排他的論理和ゲートと、この
排他的論理和ゲートの出力をクロック信号へ付加した出
力を上記マスタラッチのトランスファゲートに与える論
理和ゲートと、この論理和ゲートの出力論理を反転して
上記スレーブラッチのトランスファゲートに与えるクロ
ック信号供給用論理反転ゲートとを備えたことを特徴と
する。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides a flip-flop circuit equipped with a master latch and a slave latch each composed of a transfer gate and a logic inverting gate, on the output side of the transfer gate that inputs a data signal to the master latch. An exclusive OR gate whose inputs are the signal and the signal on the input side of the transfer gate which inputs the latched data signal to this master latch, and an output obtained by adding the output of this exclusive OR gate to the clock signal is added to the master latch. The present invention is characterized in that it includes an OR gate for supplying a clock signal to the transfer gate of the slave latch, and a logic inverting gate for supplying a clock signal by inverting the output logic of the OR gate and supplying the inverted output logic to the transfer gate of the slave latch.

【0006】ここで、フリップフロップ回路は、トラン
スファゲートと否定論理積ゲートとで構成されてもよい
[0006] Here, the flip-flop circuit may be composed of a transfer gate and a NAND gate.

【0007】[0007]

【作用】マスタラッチへデータ信号を入力するトランス
ファゲートの出力側信号レベルとマスタラッチへラッチ
されたデータ信号を入力するトランスファゲートの入力
側信号のレベルとが等しくなってから後者のトランスフ
ァゲートを開く。これにより、フリップフロップ回路が
メタステーブル状態になるのを抑止する。
[Operation] The latter transfer gate is opened after the output side signal level of the transfer gate inputting the data signal to the master latch becomes equal to the level of the input side signal of the transfer gate inputting the latched data signal to the master latch. This prevents the flip-flop circuit from entering a metastable state.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図1はこの実施例の構成を示すブロック
構成図であり、図2は、その動作を説明するタイミング
チャートである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of this embodiment, and FIG. 2 is a timing chart explaining its operation.

【0009】この実施例は、図1に示すように、トラン
スファゲート1および2とインバータ5および6とによ
るマスタラッチと、トランスファゲート3および4とイ
ンバータ7および8によるスレーブラッチで構成される
マスタースレーブ方式のフリップフロップ回路と、トラ
ンスファゲート1の出力側の信号とトランスファゲート
2の入力側の信号とを入力とする排他的論理和ゲート1
1と、クロック信号に排他的論理和ゲート11の出力を
付加する論理和ゲート19で構成されるメタステーブル
防止回路と、トランスファゲートへの反転クロック信号
を与えるインバータ10によって構成される。また点A
でデータ入力信号が与えられ、点Bはクロック入力信号
が与えられる。
As shown in FIG. 1, this embodiment employs a master-slave system consisting of a master latch made up of transfer gates 1 and 2 and inverters 5 and 6, and a slave latch made up of transfer gates 3 and 4 and inverters 7 and 8. a flip-flop circuit, and an exclusive OR gate 1 whose inputs are a signal on the output side of transfer gate 1 and a signal on the input side of transfer gate 2.
1, a metastable prevention circuit consisting of an OR gate 19 that adds the output of the exclusive OR gate 11 to a clock signal, and an inverter 10 that provides an inverted clock signal to the transfer gate. Also point A
A data input signal is provided at point B, and a clock input signal is provided at point B.

【0010】すなわち、この実施例は、図1に示すよう
に、トランスファゲートと論理反転ゲートとで構成され
たマスタラッチおよびスレーブラッチを備えたフリップ
フロップ回路において、上記マスタラッチへデータ信号
を入力するトランスファゲート1の出力側の信号とこの
マスタラッチへラッチされたデータ信号を入力するトラ
ンスファゲート2の入力側の信号とを入力とする排他的
論理和ゲート11と、この排他的論理和ゲート11の出
力をクロック信号へ付加した出力を上記マスタラッチの
トランスファゲート1および2に与える論理和ゲート1
9と、この論理和ゲート19の出力論理を反転して上記
スレーブラッチのトランスファゲート3および4に与え
るクロック信号供給用論理反転ゲートであるインバータ
10とを備える。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 1, in a flip-flop circuit equipped with a master latch and a slave latch, each of which is composed of a transfer gate and a logic inverting gate, a transfer gate inputs a data signal to the master latch. 1 and the input side signal of transfer gate 2 which inputs the data signal latched to this master latch, and the output of this exclusive OR gate 11 is clocked. OR gate 1 that provides the output added to the signal to transfer gates 1 and 2 of the master latch.
9, and an inverter 10 which is a logic inverting gate for supplying a clock signal by inverting the output logic of the OR gate 19 and applying it to the transfer gates 3 and 4 of the slave latch.

【0011】また、図3に示すように、フリップフロッ
プ回路は、トランスファゲートと否定論理積ゲートとで
構成される。
Further, as shown in FIG. 3, the flip-flop circuit is composed of a transfer gate and a NAND gate.

【0012】次に、この実施例の動作を図2を用いて説
明する。
Next, the operation of this embodiment will be explained using FIG. 2.

【0013】点Aにははじめ「L」のデータが入力され
ているが、これが「H」に変化すると点Cでは「L」か
ら「H」に変化するが、点Dではまだ「L」のままの時
間aであり、点Bが「H」から「L」に変化しても点E
では「H」となっているので、論理和ゲート19の出力
点Fでは点Bでの「H」から「L」の変化を伝えること
なく「H」のままである。点Cのレベルと点Dでのレベ
ルとが「H」で等しくなった時点で、点Eが「H」から
「L」に変化し、点Fは「H」から「L」に変化する。 このように点Cと点Dとのレベルが等しくなって安定し
た状態になってはじめてトランスファゲート2が開くこ
とになり、メタステーブルを防止してマスタラッチ内の
サンプリング状態を安定にすることができる。また、イ
ンバータ5、6、7および8をナンドゲートに置き換え
たセット・リセット付のフリップフロップ回路でも同様
な効果が得られることは明らかである。
Initially, "L" data is input at point A, but when it changes to "H", at point C it changes from "L" to "H", but at point D, the "L" data is still input. Even if point B changes from "H" to "L", point E remains unchanged for time a.
Since it is "H", the output point F of the OR gate 19 remains "H" without transmitting the change from "H" to "L" at point B. When the level at point C and the level at point D become equal at "H", point E changes from "H" to "L", and point F changes from "H" to "L". In this way, the transfer gate 2 opens only when the levels at points C and D become equal and stable, thereby preventing metastability and making it possible to stabilize the sampling state in the master latch. Furthermore, it is clear that a similar effect can be obtained with a set/reset flip-flop circuit in which inverters 5, 6, 7, and 8 are replaced with NAND gates.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、マスタ
ラッチへデータ信号を入力するトランスファゲートの出
力側の信号と、マスタラッチへラッチされたデータ信号
を入力するトランスファゲートの入力側の信号を入力と
する排他的論理和ゲートと、この排他的論理和ゲートの
出力をクロック信号へ付加する論理和ゲートとを備える
ので、データのラッチ状態が不安定となるメタステーブ
ル状態の出現を防止できる効果がある。
Effects of the Invention As explained above, the present invention provides a signal on the output side of the transfer gate that inputs the data signal to the master latch, and a signal on the input side of the transfer gate that inputs the latched data signal to the master latch. Since it is equipped with an exclusive OR gate that adds the output of this exclusive OR gate to a clock signal, it has the effect of preventing the appearance of a metastable state in which the data latch state becomes unstable. be.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】  本発明第一実施例の構成を示す回路接続図
FIG. 1 is a circuit connection diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】  本発明実施例の動作を説明するタイミング
チャート。
FIG. 2 is a timing chart explaining the operation of the embodiment of the present invention.

【図3】  本発明第二実施例の構成を示す回路接続図
FIG. 3 is a circuit connection diagram showing the configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】  従来例の構成を示す回路接続図。FIG. 4 is a circuit connection diagram showing the configuration of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、4  トランスファゲート5、6、7、8
、10、29  インバータ11  排他的論理和ゲー
ト 19  論理和ゲート
1, 2, 3, 4 Transfer gate 5, 6, 7, 8
, 10, 29 Inverter 11 Exclusive OR gate 19 OR gate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  トランスファゲートと論理反転ゲート
とで構成されたマスタラッチおよびスレーブラッチを備
えたフリップフロップ回路において、上記マスタラッチ
へデータ信号を入力するトランスファゲートの出力側の
信号とこのマスタラッチへラッチされたデータ信号を入
力するトランスファゲートの入力側の信号とを入力とす
る排他的論理和ゲートと、この排他的論理和ゲートの出
力をクロック信号へ付加した出力を上記マスタラッチの
トランスファゲートに与える論理和ゲートと、この論理
和ゲートの出力論理を反転して上記スレーブラッチのト
ランスファゲートに与えるクロック信号供給用論理反転
ゲートとを備えたことを特徴とするフリップフロップ回
路。
Claim 1: In a flip-flop circuit equipped with a master latch and a slave latch configured with a transfer gate and a logic inversion gate, a signal on the output side of the transfer gate that inputs a data signal to the master latch and a signal latched to the master latch are provided. An exclusive OR gate whose input is the signal on the input side of the transfer gate that inputs the data signal, and an OR gate which supplies the output of the exclusive OR gate added to the clock signal to the transfer gate of the master latch. and a logic inversion gate for supplying a clock signal, which inverts the output logic of the OR gate and supplies the inverted output logic to the transfer gate of the slave latch.
【請求項2】  トランスファゲートと否定論理積ゲー
トとで構成されたマスタラッチおよびスレーブラッチを
備えたフリップフロップ回路において、上記マスタラッ
チへデータ信号を入力するトランスファゲートの出力側
の信号とこのマスタラッチへラッチされたデータ信号を
入力するトランスファゲートの入力側の信号とを入力と
する排他的論理和ゲートと、この排他的論理和ゲートの
出力をクロック信号へ付加した出力を上記マスタラッチ
のトランスファゲートに与える論理和ゲートと、この論
理和ゲートの出力論理を反転して上記スレーブラッチの
トランスファゲートに与えるクロック信号供給用論理反
転ゲートとを備えたことを特徴とするフリップフロップ
回路。
2. In a flip-flop circuit equipped with a master latch and a slave latch configured with a transfer gate and a NAND gate, a signal on the output side of the transfer gate inputting a data signal to the master latch and a signal latched to the master latch are provided. an exclusive OR gate whose input is a signal on the input side of a transfer gate that inputs a data signal, and an OR gate which adds the output of this exclusive OR gate to a clock signal and supplies the output to the transfer gate of the master latch. 1. A flip-flop circuit comprising: a gate; and a logic inverting gate for supplying a clock signal for inverting the output logic of the OR gate and applying the inverted output logic to the transfer gate of the slave latch.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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